專利名稱：聚光集熱式太陽能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能的收集利用裝置，確切地說，涉及一種聚光集熱式的太陽能發(fā)電的供熱和聯(lián)合裝置。
太陽能是地球上唯一的永不枯竭的能源。據(jù)科學(xué)估算，太陽每年射向地球的總能量約為1.3×1021千卡，其中約30%被大氣反射回宇宙空間，23%被大氣吸收，其余47%，即約6.1×1020千卡到達地球的陸地和海洋表面，它大體上相當于地球上所貯藏的礦物燃料和鈾燃料總量的12.5倍！這是有待開發(fā)的巨大的能量！隨著地球上各種礦物燃料的日益開掘而減少，人們早就開始全力以赴尋求開發(fā)新能源，而太陽能因其取之不盡、用之不竭，便成為各國科學(xué)家研究的焦點之一。這些年來，已經(jīng)在太陽能的收集、轉(zhuǎn)換、儲存、轉(zhuǎn)送以及實際應(yīng)用上取得了不少進展。根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用人造的鹽水池來收集太陽幅射能進行發(fā)電的太陽池實驗發(fā)電站已在以色列的死海附近建成運行，可以發(fā)電150千瓦。而由集熱裝置、熱傳輸系統(tǒng)、蓄熱和熱交換系統(tǒng)和汽輪機發(fā)電系統(tǒng)組成的利用太陽能的熱力發(fā)電實驗電站更在美國、法國、日本和意大利、西班牙等許多國家相繼建成和試運行，最大功率已達一萬千瓦，但是這兩種太陽能發(fā)電方式都立足于采用蘭金循環(huán)的熱電站，

圖1是這種電站主要組件的示意圖。設(shè)備投資巨大，能量轉(zhuǎn)換通過工質(zhì)先轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮茉俎D(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，進而發(fā)電效率太低。所以許多科學(xué)家們在這兩種太陽能發(fā)電上繼續(xù)鉆研攻關(guān)。但是，具有直接吸收光能而產(chǎn)生電動勢進行光電轉(zhuǎn)換的太陽電池逐漸吸引了越來越多的科學(xué)家和工程師們的關(guān)注。早在五十年代，光電轉(zhuǎn)換設(shè)備就主要作為電源用在太空衛(wèi)星上，近年來，又逐步在計算機、電子鐘表、收音機、照相機以及小型充電器方面，朝民用和更大的范圍內(nèi)開拓。由于光電轉(zhuǎn)換器件價格昂貴、制造精細，極少在民用發(fā)電設(shè)備方面應(yīng)用。進入八十年代以來，隨著太陽電池的制造改進，成本降低和器件能量轉(zhuǎn)換效率的提高，又由于世界上能源需求逐年上升，而礦物能源的天然儲備日趨緊張而漲價，因此，如何更加有效、經(jīng)濟地利用太陽能來發(fā)電的課題，再次提到人們的議事日程上。
本發(fā)明的目的是提供一種利用太陽能作為能源的高效、低成本的發(fā)電設(shè)備。
本發(fā)明是一種聚光集熱式太陽能發(fā)電和供熱的裝置，是由聚光集能器、減速器、驅(qū)動電機、光電跟蹤器組成的自動跟蹤聚光集能器和直接進行光電轉(zhuǎn)換的發(fā)電裝置兩部分所構(gòu)成。其特點是由太陽能電池偶件、蓄電池、逆變器和自動開關(guān)構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換的發(fā)電裝置。
由于本發(fā)明不必將太陽能轉(zhuǎn)變成熱能再轉(zhuǎn)變成功能，可以不受卡諾循環(huán)的限制。本發(fā)明只靠陽光照射直接產(chǎn)生電能，可以利用太陽的漫射幅射，設(shè)備組成簡單、重量輕，不需工質(zhì)，無熱無氣，無放射性，使用安全，單位質(zhì)量就有相當大的功率輸出，可以用于小型或大型發(fā)電，特別適宜偏僻地區(qū)缺電而有充裕陽光資源的地方安裝使用。設(shè)備小型化后還可用作野外工作隊、微波無人工作站或航標燈、塔等的照明或工作用電的電源，大型設(shè)備則可用于向市電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)供電。
圖1是采用蘭金循環(huán)的動力裝置示意圖。圖中1是冷凝器，2是泵，3是蒸發(fā)器(鍋爐)，4是透平，5是發(fā)電機。
圖2是本發(fā)明的設(shè)備組成配置圖。圖中6中聚光集能器，7是減速器，8是驅(qū)巨動電機，9是光電跟蹤器，10是光電池偶件，11是蓄中池，12是逆變器，13是自功開關(guān)。由于太能光的能量密度低，為了有效地應(yīng)用，采用弧面玻璃鏡制成聚光集能器6，將太陽幅射能集中到其焦點上，這樣可以使接收器表面的單位面積幅射強度增加到數(shù)倍至一萬倍。并且，用光電跟蹤器9控制驅(qū)動電機8和減速器7組成的自動定向跟蹤裝置，能保證聚光集能器的弧面鏡的光軸始終指向太陽，還能在日落以后自動返回到早晨日出時的最佳工作位置。這里的減速器的轉(zhuǎn)速極低，平均每小時轉(zhuǎn)動15°左右。故采用擺線減速器或蝸輪減速器，工作磨損小壽命長。光電池偶件10是由裝在集能器焦點上的太陽電池10′與其背部的換熱器10″組成，換熱器10″的作用是把射到光電偶的太陽能除一部分轉(zhuǎn)換成電能以外，余的被換熱器吸收利用作為生活用熱水供給能量。這樣一方面盡量提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率和裝置的總能轉(zhuǎn)換效率，接近或達到太陽電池的最大應(yīng)用強度，而器件溫度則降到其許可范圍內(nèi)。光電池偶的性能價格比是本發(fā)明的實用化關(guān)鍵，現(xiàn)在可以采用美國市場的民用產(chǎn)品＃24998 SOLOR CHARGER面積為12 1/2 ″×6 1/2 ″其價格為 39.95元/片，已可以被用戶所接受。隨著技術(shù)進步，太陽光電池的性價比還要降低，有利于本發(fā)明的進一步改進和推廣應(yīng)用。再用線路將換能后的電動勢向蓄電池11充電，此時，可以直接引出直流電饋出，也可再經(jīng)逆變器12轉(zhuǎn)換成50HZ，220V或60HZ，11OV的工頻交流電經(jīng)自動開關(guān)13輸出供電。自動開關(guān)13在功率過載或外線路故障的情況下能自動切斷電源。為防止連續(xù)陰雨天，沒有日照的情況下，本發(fā)明無法供電，該裝置的供電可與市電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)供電以調(diào)劑余缺和高峰用電。本發(fā)明的發(fā)電裝置都可以與自動跟蹤聚光集能器安裝在一個金屬框架上，形成一個整體設(shè)備，便于野外工作隊或無人值守站使用。光電跟蹤器與逆變器等器件可采用固態(tài)組件，以減小體積和降低成本，提高標準化，集成化程度。考慮到太陽的自然光照強度會有不同變化，集能器的有效面積應(yīng)是光電池最大允許接受光強的集光面積的1-2倍。在光電換能器超過其許可轉(zhuǎn)換容量的極限時，將使光電跟蹤器稍微偏離跟蹤的光軸位置而保持在最大允用值范圍內(nèi)。而當光照減弱時又能自動地跟蹤回歸到光軸位置，使裝置保持其最大輸出負荷。
權(quán)利要求
1.一種聚光集熱式太陽能發(fā)電裝置，是由聚光集能器，減速器，驅(qū)動電機、光電跟蹤器組成的自動跟蹤聚光集能器和光電轉(zhuǎn)換的發(fā)電裝置兩部分構(gòu)成的，其特征是由太陽能電池偶件、蓄電池、逆變器和自動開關(guān)構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換的發(fā)電裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征是減速器B可以采用擺線減速器或者蝸輪減速器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征是太陽能電池偶件可以選用美國生產(chǎn)的民用產(chǎn)品＃24998 Solor CHAGER。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征是太陽能電池偶件是由光電池偶件與換熱器構(gòu)成復(fù)合偶件，通常換熱器是熱水器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征是聚光集能器的聚光面積應(yīng)是換能設(shè)計計算值的2倍。
全文摘要
本發(fā)明是一種通過光電跟蹤器控制驅(qū)動電機和減速器，使聚光集能器的弧面鏡的光軸始終對準太陽，以便其焦點上的太陽光電池偶件表面的單位面積所接收的太陽光輻射強度接近或達到其最大應(yīng)用強度，其產(chǎn)生的電動勢引入蓄電池，經(jīng)逆變器和自動開關(guān)后向用戶輸出的太陽能發(fā)電和供熱的聯(lián)合裝置。不需工質(zhì)進行能量的多次轉(zhuǎn)換，設(shè)備組成簡單，重量輕，無熱無氣無放射性，是一種比較理想的電能產(chǎn)生方式。
文檔編號F24J2/38GK1049556SQ8910629
公開日1991年2月27日 申請日期1989年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月12日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城新開通用試驗廠